Nachhaltigkeit im Maschinenbau - Mehr Module & Aufrüstung für mehr Umweltschutz
Wie der Sondermaschinenbauer Geyssel zu mehr Nachhaltigkeit beiträgt
Ressourcen schonen und Umweltbelastungen reduzieren: Diese Aspekte der Nachhaltigkeit spielen bereits heute eine große Rolle im Maschinenbau und werden in Zukunft noch weitere Anforderungen für die Branche mit sich bringen. Durch Nutzung von Baukastensystemen, 3D-Druckern und neuen Möglichkeiten zur Aufrüstung werden schon jetzt die Nachhaltigkeit und gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit weiter optimiert. Grundsätzlich gelten hochwertige Maschinen “Made in Germany” als robust und langlebig. Welche Wege neben einer regelmäßigen Wartung zusätzlich beschritten werden können, um die Nutzungsdauer von Maschinen zu verlängern und gleichzeitig die Kosten für Konstruktion und Fertigung zu senken, erfahren Sie hier.
Das Wichtigste kurz zusammengefasst:
- Maschinen sind in der Regel robust und langlebig und damit grundsätzlich nachhaltig.
- Durch regelmäßige Wartungen, Austausch von Teilen sowie durch Aufrüstung können Maschinen lange funktionieren und auf neue Anforderungen nachgerüstet werden, ohne dass eine Neuanschaffung notwendig ist.
- Baukastensysteme mit Modulen erleichtern die flexible Anpassung an neue Herausforderungen und gestalten zudem Konstruktion & Fertigung schneller, effizienter und kostengünstiger.
- Aspekte wie Life-Cycle-Engineering, Retrofit und die Herstellung von Komponenten und Ersatzteilen per 3D-Drucker tragen zur Nachhaltigkeit bei.
- Die Langlebigkeit von Maschinen und eine nachhaltige Fertigung bieten nicht nur in Bezug auf Umweltaspekte Vorteile, sondern helfen auch, Kosten zu senken.
Was bedeutet Nachhaltigkeit in der Industrie – Definition
Nachhaltigkeit in der Industrie bezeichnet die Regel und das Ziel, alle Produkte, Produktionsprozesse und Lieferketten so zu gestalten, dass Ressourcen geschont, die Umweltbelastung reduziert und soziale Verantwortung ernst genommen wird. Dabei soll gleichzeitig die langfristige Wettbewerbsfähigkeit erhalten und nicht gefährdet werden.
Welche Besonderheiten gibt es bezüglich Nachhaltigkeit im Maschinenbau zu beachten?
Maschinen als Produktions- und Transportmittel sind ein wichtiger Aspekt zur Erreichung von mehr Nachhaltigkeit in der Produktion und bei der Gestaltung von Verpackungen und Lieferketten. Dies bringt viele Herausforderungen, aber auch Chancen mit sich:
- Mithilfe effizient funktionierender Maschinen kann energiesparend produziert werden.
- Maschinen können helfen, die Produktion sicherer und schneller abzuwickeln, was Personal entlastet und Kosten senkt.
- Maschinen können helfen, die Qualität der Produktion zu verbessern und Ausschuss zu reduzieren, dies schont Ressourcen und spart Kosten.
- Maschinen verbrauchen allerdings zunächst Ressourcen für den Bau der Maschinen, was zudem nicht unerhebliche Kosten verursacht. Maschinen sollten daher möglichst robust, langlebig und durch Module erweiterbar sein, um eine lange, effiziente und gleichzeitig nachhaltige Nutzung zu ermöglichen.
Die wichtigsten Aspekte für Nachhaltigkeit im Maschinenbau
Sämtliche Prozesse im Maschinenbau, angefangen von der Konstruktion über die Auswahl der Materialien bis hin zu Aufrüstung, Nachrüstung, Reparatur und Recycling sollten vom Prinzip der Nachhaltigkeit geprägt sein.
Hier eine Übersicht über die einzelnen Aspekte:
Nachhaltige Konstruktion im Maschinenbau
Bereits bei der Konstruktion einer Maschine kann durch gezielte Maßnahmen die Nachhaltigkeit optimiert werden. Dazu gehören vor allem:
- Ressourcenschonende Materialauswahl
Hochwertige Materialien tragen entscheidend zur Langlebigkeit und damit zur Nachhaltigkeit bei. Neue, moderne Leichtbaumaterialien sind in diesem Zusammenhang ein wichtiger Aspekt.
- Energieeffiziente Fertigung
Bei der Konstruktion einer Maschine kann bereits die Art und Effizienz der Fertigung mitgedacht werden, um Ressourcen und Kosten zu sparen.
- Life-Cycle Engineering
Life Cycle Engineering (LCE) umfasst die ganzheitliche Bewertung und Optimierung von Prozessen und Produkten über die gesamte Lebensdauer. Dies umfasst sowohl die Rohstoffgewinnung, die Produktion als auch die Entsorgung. Risiken und Kosten können damit minimiert und gleichzeitig der ökologische Aspekt der Nachhaltigkeit verbessert werden.
- Recyclingfähigkeit optimieren
Bereits in der Planungsphase für eine neue Maschine sollte deren Recycling bedacht werden. Damit nach dem Ende der Lebensdauer die verwendeten Materialien und Komponenten umweltschonend entsorgt bzw. recycelt werden können.
Einsatz von Modulen & Baukastensystemen
Erfolgreiche Maschinenbauer setzen auf Baukastensysteme. Dies bietet eine Reihe von Vorteilen:
- Baukastensysteme sind bereits in der Konstruktionsphase kostengünstiger als ein kompletter Neuentwurf, da ein Rückgriff auf standardisierte Baugruppen erfolgen kann.
- Der Bau einer Serien- oder Sondermaschine nach dem Baukastensystem ist schneller und kostengünstiger möglich, da Module für verschiedene Maschinen genutzt werden können.
- Die Standardmodule bieten eine sichere und hohe Qualität, da sie bereits getestet wurden und sich bewährt haben.
- Trotz Standardisierung entsteht eine hohe Flexibilität hinsichtlich kundenspezifischer Lösungen.
- Wartung und Ersatzteilbeschaffung werden einfacher, schneller und kostengünstiger.
- Durch Baukastensysteme können Maschinen später schneller und leichter an wandelnde Anforderungen angepasst werden.
Was ist der Unterschied zwischen Modulen und Baukasten?
Das Baukastensystem stellt das übergeordnete System dar, die Module sind die einzelnen Bausteine oder Komponenten, aus denen das System zusammengesetzt wird. Ein Baukastensystem besteht entsprechend aus Modulen.
Praxisbeispiel für Module
Beim Sondermaschinenbauer Geyssel bestehen die Applikatoren als Standardmaschinen prinzipiell aus Modulen, die je nach Kombination unterschiedliche Ausführungen ergeben.
Eine Ausführung kann dann beispielsweise aus folgenden Modulen bestehen:
- Gestell
- Transportbandkörper
- Getriebe
- Schaltschrank zur Steuerung
- Verkleidung der Maschine
- Separierung zur Vereinzelung von Packungen
- Rundläufer zur Ausrichtung von Verpackungen vor der Applikation
- Leimanlagen für Applikation
- Formataufsatz für die Zuführung von Objekten zur Applikation
und vieles mehr, beispielsweise Zusatzbaugruppen wie Objekterkennung zur Qualitätsüberprüfung, Etikettierer, MHD Drucker oder eine thermische Folienbehandlungseinheit.
Es handelt sich somit bei den Applikatoren von Geyssel um ein Baukastensystem, das individuell auf die Wünsche und Anforderungen der Kunden hin zusammengestellt wird. Bei Bedarf können Zusatzbaugruppen genutzt, um weitere Funktionen zu integrieren oder neue Module entwickelt werden um bisher nicht benötigte Zusatzfunktion zu realisieren.
Aufrüstung und Nachrüstung als Beitrag zur Nachhaltigkeit
Vorhandene Maschinen müssen nicht zwangsläufig ausgetauscht werden, sondern können durch Nachrüstungen bzw. Aufrüstungen auf neue Anforderungen hin ergänzt bzw. umgestaltet werden.
Folgende Möglichkeiten bieten sich an zur Aufrüstung und Nachrüstung:
Retrofit
Retrofit bezeichnet eine Maßnahme, um mechanisch robuste, jedoch aus elektronischer Sicht veraltete Maschinen zukunftsfähig zu gestalten. Dazu werden beispielsweise veraltete Steuerungstechnik, Sensoren oder Antriebe gegen moderne Komponenten ausgetauscht. Die Maschine kann so weiter und weitaus effizienter genutzt werden, was Ressourcen spart. Oft können mehr als 90 % der Maschinenbauteile weiter genutzt werden. Gleichzeitig sind nachgerüstete Maschinen günstiger als Neuanschaffungen.
Nachrüstung in Richtung Digitalisierung
Aus mechanischer Sicht noch funktionsfähige Maschinen werden häufig im Rahmen einer “Retrofit-Maßnahme” in Richtung Digitalisierung nachgerüstet. Dies kann beispielsweise durch die Erneuerung der Steuerung, den Einbau von Sensoren oder durch eine digitale Vernetzung von Maschinen zur Datenerfassung (beispielsweise für Predictive Maintenance) erfolgen.
Technologische Möglichkeiten der Aufrüstung
Maschinen können aufgrund neuer Technologien immer weiter aufgerüstet werden. So ist es beispielsweise möglich, eine Sensorik einzubauen, die fehlerhaft ausgerichtete Objekte erkennt.
Strategien für eine längere Lebensdauer von Maschinen
Grundsätzlich sind Maschinen sehr langlebig. Dazu sollten folgende Einflussfaktoren beachtet werden:
Verwendung hochwertiger Materialien
Die Verwendung von langlebigen und hochwertigen Materialien sowie eine auf die Entwicklungen der Zukunft abgestimmte Konstruktion können dazu beitragen, dass Maschinen sehr lange genutzt und bei Bedarf durch Module aufgerüstet werden können. Auf diese Art und Weise müssen Maschinen nur selten ausgetauscht werden, was zur Nachhaltigkeit beiträgt.
Wartung & Service als wichtige Komponenten für mehr Langlebigkeit
Keinesfalls sollte bei der Wartung gespart werden, denn nur so können vorzeitiger Verschleiß und Ausfälle vermieden werden. Sinnvoll ist der Abschluss eines Wartungsvertrags, um sicherzustellen das die Anlage dauerhaft im optimalen Zustand bleibt und teure Produktionsausfälle vermieden werden. Wichtig ist zudem eine ausführliche Einführung und Schulung der Mitarbeiter, die die Maschine nutzen, um Bedienfehler zu vermeiden.
Inbetriebnahme der Maschine und Schulung der Mitarbeiter durch unsere Experten vor Ort ist bei Geyssel Sondermaschinenbau ein wichtiger inkludierter Service. So wird sichergestellt, dass unsere Kunden eine funktionierende Maschine erhalten, die optimalerweise lange effizient genutzt werden kann. Möchten Sie mehr über unseren Service erfahren? Dann melden Sie sich gerne bei uns!
Condition Monitoring
Eine kontinuierliche Zustandsüberwachung der Maschine hinsichtlich Funktionsfähigkeit, auch “Condition Monitoring” genannt, hilft dabei, Schäden frühzeitig zu erkennen und Produktionsausfälle zu vermeiden. Dazu werden diverse technische Aspekte (Vibrationen, Temperatur, Schwingungen usw.) laufend erfasst und beobachtet sowie fällige Wartungen angezeigt. Mehr Informationen zum Condition Monitoring gibt es hier.
Preventive Maintenance & Predictive Maintenance
Regelmäßige und präventive Wartungen können Maschinenausfälle weitgehend vermeiden. In Kombination mit frühzeitigen Warnungen bei Funktionsstörungen (beispielsweise durch Sensoren) kann die Dauer von Ausfällen reduziert werden. Während Preventive Maintenance planmäßig nach einer bestimmten Zeit der Nutzung erfolgt, wird bei Predictive Maintenance der tatsächliche Zustand der Maschine (analysiert aufgrund von digital erhobenen Echtzeitdaten) als Anlass für eine Wartung genutzt.
Mehr Informationen zur Preventive Maintenance gibt es hier.
Einfacher Austausch von Teilen
In der Theorie kann jedes defekte Teil einer Maschine ausgetauscht werden. Inwieweit dies schnell und damit kostengünstig möglich ist, hängt auch von der Konstruktion der Maschine ab. Optimalerweise sollten Maschinen so konstruiert sein, dass sie möglichst schnell und einfach repariert werden können.
3D-Druck für Ersatzteile
Der Einsatz von 3D-Druckern kann im Maschinenbau enorm zur Nachhaltigkeit beitragen, entweder beim Bau einer Maschine oder bei notwendigen Reparaturen.
Falls beispielsweise Ersatzteile für Maschinen nicht mehr vorhanden sind oder die Beschaffung aufgrund von Lieferengpässen zu lange dauern würde, könnten 3D-Drucker die Lösung sein. Ersatzteile können damit vor Ort relativ schnell und individuell erstellt werden. Zudem werden so Ressourcen eingespart, die ansonsten beispielsweise durch manuelle Bearbeitung (Materialabfall beim Fräsen) oder durch den Transport (Energiekosten, Zeit) entstehen würden.
Zerlegungsfreundliche Konstruktion
Grundsätzlich ist ein sogenanntes “Design-for-Disassembly”, also eine zerlegungsfreundliche Konstruktion, sinnvoll. So können Maschinen nach dem Ende ihrer Nutzungsdauer relativ einfach in Einzelteile zerlegt werden, die dann entweder einer anderen Nutzung zugeführt oder recycled werden können. In der Praxis ist der Erfolg einer “Recyclinggerechten Konstruktion” für die Maschinenbauer selbst kaum nachzuvollziehen, da die Maschinen nicht zum Erbauer zurückkehren.
Die wirtschaftlichen Vorteile langlebiger Maschinen
Langlebige Maschinen sind nicht nur für die Nachhaltigkeit bedeutsam, sondern tragen vor allem zu mehr Wirtschaftlichkeit bei.
- Durch regelmäßige Wartung können Produktionsausfälle weitgehend vermieden und die Langlebigkeit der Maschine gefördert werden.
- Maschinen bieten eine gleichbleibende Qualität, im Gegensatz zur manuellen Fertigung durch Menschen, und steigern somit die Qualität der Produkte.
- Der Austausch von einzelnen Komponenten und Teilen verlängert die Nutzungsdauer einer Maschine und spart die Kosten für den Neukauf einer Maschine.
- Durch Aufrüstung und Einbau neuer Module können neue Anforderungen auch von der bisherigen Maschine erfüllt werden.
Mithilfe nachhaltig gestalteter Maschinen hinsichtlich Konstruktion und Materialien kann eine lange und kostengünstige Nutzung ermöglicht werden, die zu mehr Effizienz in der Produktion beitragen kann.
Zukunftsperspektiven zur Nachhaltigkeit im Maschinenbau
Die Nachhaltigkeit im Maschinenbau wird in Zukunft tendenziell noch wichtiger, dazu tragen unter anderem folgende Entwicklungen bei:
Digitalisierung und KI für mehr Nachhaltigkeit
Grundsätzlich können Digitalisierung und KI als “Enabler” (Möglichmacher) und Treiber für eine nachhaltige Entwicklung genutzt werden. Neue digitale Techniken (wie beispielsweise 3D-Drucker oder Condition Monitoring) sowie die Möglichkeit, Maschinen zunächst in Form eines “Digitalen Zwillings” zu testen, bevor ein Prototyp gebaut wird, sparen Zeit, Geld und weitere Ressourcen.
Neue Werkstoffe & Fertigungsverfahren
Neue Werkstoffe und Fertigungsverfahren können dazu beitragen, innovative und ressourcenschonende Maschinen herzustellen. Hochleistungskunststoffe, Faserverbundstoffe und moderne Metalllegierungen ermöglichen eine deutliche Gewichtsreduktion bei gleichzeitig hoher Stabilität und Belastbarkeit. Digitale Fertigungstechnologien, wie beispielsweise die additive Fertigung (schichtweiser Aufbau von Teilen, oft durch 3D-Drucker) erlauben eine schnelle, kostengünstige und effiziente Herstellung von Komponenten.
Weiterentwicklung der Kreislaufwirtschaft
Ziel der Nachhaltigkeit ist eine weitgehende Ressourcenschonung, die durch geschlossene Energie- und Wertstoffkreisläufe erreicht werden kann. Recycling von Maschinen ist dabei nur ein Aspekt, der vor allem in den Ländern anfällt, in denen die Maschinen geliefert wurden. Langfristig sollten darüber hinaus alle Energiekreisläufe umweltschonend gestaltet sein, was beispielsweise die Nutzung von Abwärme der Produktion für Heizung oder Energiegewinnung umfasst.
Weiterentwicklung von Normen und regulatorischen Entwicklungen
Die Weiterentwicklung der Technik bedingt neue Regularien. Diese bringen steigende Anforderungen an Hersteller, Zulieferer und Anwender mit sich, die sich in Zukunft auf die Pflicht zu mehr Dokumentation bezüglich Nachhaltigkeit einstellen müssen. Geregelt ist dies in den sogenannten ESG-Kriterien (Environmental, Social, Governance), die Standards zur Bewertung von Nachhaltigkeit in Unternehmen definieren.
Wichtig für den Maschinenbau wird die neue EU-Maschinenverordnung sein, die voraussichtlich 2027 in Kraft tritt. Hier werden vor allem Sicherheitsvorgaben für neue Maschinen sowie Themen wie Cybersicherheit, Nutzung von KI und digitale Dokumentationspflichten geregelt.
Fazit
Maschinen sind bereits heute langlebig und damit nachhaltig. Durch neue technologische Fertigungsverfahren wie Leichtbau, neue Materialien sowie durch die Möglichkeit, per 3D-Druck Ersatzteile und Komponenten herzustellen, kann die Nutzungsdauer weiter gesteigert werden. Eine wichtige Rolle spielen in diesem Zusammenhang Module, mit denen bestehende Maschinen aufgerüstet und auf neue Anforderungen ausgerichtet werden können. Geyssel Sondermaschinenbau steht Ihnen gerne von Konstruktion und Bau von Maschinen bis hin zu Wartung, Aufrüstung und Erweiterung durch maßgeschneiderte Module zur Verfügung. Unser Service ist kompetent und umfassend und trägt daher zu Nachhaltigkeit und Langlebigkeit von Maschinen bei. Vertrauen Sie auf Sondermaschinenbau Made in Germany und erfahren Sie mehr direkt bei uns!
FAQ
Ist Maschinenbau heute schon nachhaltig?
Grundsätzlich sind Maschinen robust und daher in der Regel viele Jahre lang einsatzbereit, dies trägt zur Nachhaltigkeit bei. Von neuen technologischen Entwicklungen kann durch Austausch, Aufrüstung oder Nachrüstung von Komponenten profitiert werden. Auf diese Art kann eine Maschine weiter genutzt werden, falls die Konstruktion eine Aufrüstung zulässt.
Welche Rolle spielen Module bei der Nachhaltigkeit im Maschinenbau?
Module als Teil eines Baukastensystems können zu mehr Nachhaltigkeit beitragen, da sie ressourcenschonend hergestellt werden können. Konstruktion, Bau und Tests laufen in der Regel schneller und effizienter ab als bei individuellen Bauten. Einzelne Module können zudem bei veränderten Anforderungen ausgetauscht werden und die komplette Neuanschaffung einer Maschine ersetzen.
Wie wirkt sich regelmäßige Wartung auf die Nachhaltigkeit aus?
Die Langlebigkeit und damit die Nachhaltigkeit einer Maschine hängt entscheidend von einer regelmäßigen Wartung ab. Nur so können Verschleiß und drohende Funktionsverluste rechtzeitig erkannt und verhindert werden. Die Maschine kann so jahrelang funktionieren und die Kosten für eine Neuanschaffung können vermieden werden.
